3.4. Схема выделения абсолютного значения сигнала.
ПСЗ дает на выходе напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна среднему значению выпрямленного входного напряжения.
В данной работе для хранения значения напряжения и последующего его преобразования в код необходимо преобразовать его из переменного в постоянное.
На рис. 3.5.1 приведена схема двухполупериодного преобразователя средневыпрямленных значений с заземленной нагрузкой, который при любом знаке входного сигнала имеет близкое к нулю выходное сопротивление.
Выходное напряжение ПСЗ равно [1],[7],[11]:
при Uвх < 0:
(3,14)
при Uвх > 0:
, (3,15)
Рис.3.5. Схема двухполупериодного преобразователя средневыпрямленных значений.
При выполнения условия [11]
, (3,16)
коэффициенты преобразований полуволн напряжений равны и имеют разные знаки. В результате выходное напряжение Uвых будет однополярным и пропорциональным средневыпрямленному значению напряжения.
Погрешности преобразования зависят от точности выполнения условия и смещения нуля ОУ DA11 иDA12.
Расчет ПСЗ (рис.3.5) производится в следующей последовательности.
Чтобы сопротивление R26 не оказывало влияние на работу предыдущего усилителя, его целесообразно принять равным 50 - 200 кОм. При необходимости получения единичного коэффициента преобразования ОУ DA12выбираемR26 = R30 = R31.
Сопротивление R32 находится из уравнения:
R32 = R26//R30//R31. (3.17)
При R26
= R30 = R31
ОУ DA11можно взять такого же типа как DA12. В качестве выпрямительных элементов целесообразно использовать высокочастотные импульсные диоды типа КД522А.
Сопротивление R28 должно быть 100 .. 200 раз больше прямого сопротивления диодов VD1 и VD2.
Коэффициент усиления ОУ DA11 для положительной полуволны входного сигнала Uвх можно взять равным 2. Тогда R25 = 0,5R28. Сопротивление R27 находится из уравнения:
(3.18)
Выбираем диоды VD1, VD2 типа КД522А.
Для минимизации погрешности ПСЗ выбираем прецизионные резисторы. Рассчитанные значения:
R25 типаС2-29В - 0,25 – 2,21кОм ±0,05 % (из ряда Е192),
R26 = R30 = R31 типаС2-29В - 0,25 – 100кОм ±0,05 % (из ряда Е192),
R28 типаС2-29В - 0,25 – 4,42кОм ± 0,05 % (из ряда Е192),
R27 типаМЛТ - 0,25 – 1,47кОм ±5 % (из ряда Е192),
R32 типаМЛТ - 0,25 – 33,2кОм ± 5 % (из ряда Е192),
Резисторы R29 = R33 предназначены для внешней балансировки (установка нуля) микросхемы ОУ К140УД26А (стандартная схема включения). Резисторы типа СП3-16а – 0,125 - 10кОм с допуском ±10% (из ряда Е6).
3.5. Устройство выборки – хранения.
При обработке аналоговых сигналов, изменяющихся с частотой, соизмеримой или большей, чем скорость работы АЦП, из аналогового сигнала приходится делать выборки. Для этого некоторое значение сигнала в определенный моменты запоминается на время, необходимое для того, чтоб АЦП преобразовал его в двоичный код. Эту функцию выполняет устройство выборки и хранения аналогового сигнала – аналоговый ЗУ.
Установка устройства выборки хранения на вход АЦП будет сохранять отсчет постоянным в течении всего времени преобразования и поможет избежать апертурной погрешности tаперт.
Для того, чтобы в каждый момент времени на выходе УВХ было запомненное напряжение в проекте используем два УВХ, включенных параллельно, со срабатываем по логической единице и логическому нулю по следующей схеме:
В качестве УВХ используем интегральную микросхему КР1100СК2, включенной по типовой схеме [2].
Микросхемы УВХ стробируютсяс частотой равной половине частоты дискретизации fстроб = 0,5МГц.
Для исключения влияния выходного напряжения одного УВХ на выходное напряжение другого они коммутируются микросхемой DA15КР590КН8А.
Tв = 1мкс - время действия сигнала выборки,
tап = 200нс.
tв = Тв – tап = 0,8мкс > 5τз , где τз = Rвн*С7.
Из [3] следует, что при tв = 0,8мкс,С7 = 1000пФδв = 0,1%.
С7 = С8 типа К71-6 - 300В - 1000пФ ± 0,5 %(из ряда Е192),
R34 = R36 типа С2-29В – 0,25 – 24кОм ± 0,05% (из ряда Е192),
R35 = R37 типа СП3 – 39В - 0,5 –1кОм ± 10 % (из ряда Е6).